Полярные сияния на Марсе помогли раскрыть неожиданное сходство с Землёй

Полярные сияния давно считаются одной из самых впечатляющих природных особенностей Земли. Однако сегодня известно, что подобные явления возникают и на других планетах Солнечной системы. Новое исследование, посвящённое марсианским сияниям, показало, что они могут рассказать значительно больше, чем просто о взаимодействии атмосферы с солнечным ветром.

Анализ последних наблюдений позволил учёным обнаружить, что процессы, происходящие в атмосфере Марса во время появления сияний, напоминают уменьшенную версию явлений, наблюдаемых на Земле. Несмотря на огромные различия между двумя планетами, некоторые механизмы их взаимодействия с космической средой оказались удивительно похожими.

Почему возникают полярные сияния

Полярные сияния появляются, когда заряжённые частицы, прилетающие от Солнца, сталкиваются с атомами и молекулами атмосферы планеты.

Во время этих столкновений частицы передают энергию атмосферным газам.

Затем возбуждённые атомы возвращаются в своё обычное состояние и испускают свет.

Именно этот процесс создаёт яркие цветные свечения.

На Земле чаще всего наблюдаются:

• зелёные;
• красные;
• фиолетовые;
• розоватые оттенки.

Цвет зависит от состава атмосферы и высоты, на которой происходит взаимодействие.

Магнитное поле играет ключевую роль

На Земле солнечный ветер в основном отклоняется мощным магнитным полем.

Большая часть заряжённых частиц не достигает атмосферы напрямую.

Однако возле магнитных полюсов линии магнитного поля направляют часть этих частиц в верхние слои атмосферы.

Именно поэтому земные полярные сияния чаще всего наблюдаются в высоких широтах.

Марс отличается от Земли

Когда-то Красная планета, вероятно, обладала полноценным глобальным магнитным полем.

Однако несколько миллиардов лет назад оно практически исчезло.

Сегодня Марс не имеет единой магнитной оболочки, подобной земной.

Вместо неё сохранились лишь отдельные участки древней намагниченной коры.

Эти небольшие магнитные области разбросаны по поверхности планеты.

Почему на Марсе всё же возникают сияния

Несмотря на отсутствие глобального магнитного поля, солнечный ветер продолжает взаимодействовать с атмосферой Марса.

Локальные магнитные участки способны направлять часть заряжённых частиц в атмосферу.

В результате возникают локальные полярные сияния.

Они существенно отличаются от земных:

• имеют меньшие размеры;
• возникают в разных районах планеты;
• зависят от расположения древних магнитных пород.

Новые наблюдения раскрыли неожиданную картину

Во время исследования учёные подробно проанализировали структуру марсианских сияний.

Оказалось, что некоторые процессы удивительно напоминают происходящее на Земле.

Хотя масштаб значительно меньше, общая физика взаимодействия остаётся похожей.

Фактически древние магнитные участки Марса создают своеобразные миниатюрные магнитные системы.

Каждая из них взаимодействует с солнечным ветром почти как маленькая самостоятельная магнитосфера.

Миниатюрная версия земных процессов

Исследователи сравнили происходящее с уменьшенной копией земной магнитной системы.

В небольших магнитных областях Марса также происходят:

• перенаправление потоков заряжённых частиц;
• локальное накопление энергии;
• взаимодействие магнитных линий;
• образование атмосферного свечения.

Хотя размеры подобных областей значительно уступают земной магнитосфере, сами физические процессы оказываются весьма похожими.

Почему это открытие важно

Марс давно считается естественной лабораторией для изучения эволюции планет.

Красная планета потеряла значительную часть атмосферы и магнитного поля.

Понимание современных процессов помогает выяснить, каким образом происходили эти изменения.

Кроме того, подобные исследования позволяют лучше понять влияние Солнца на планеты с различными типами магнитной защиты.

Атмосфера Марса продолжает изменяться

Солнечный ветер постепенно уносит часть верхних слоёв марсианской атмосферы.

Этот процесс продолжается и сегодня.

Хотя современные темпы значительно ниже, чем миллиарды лет назад, атмосфера всё ещё медленно теряет вещество.

Полярные сияния позволяют наблюдать отдельные этапы этого взаимодействия практически в реальном времени.

Важность для будущих экспедиций

Понимание поведения солнечного ветра возле Марса имеет большое значение для будущих пилотируемых миссий.

Заряжённые частицы способны представлять опасность для:

• космических аппаратов;
• электроники;
• средств связи;
• здоровья астронавтов.

Чем лучше исследователи понимают механизмы взаимодействия солнечной активности с атмосферой Марса, тем эффективнее можно планировать защиту будущих экспедиций.

Марс помогает изучать и Землю

Иногда исследования других планет позволяют лучше понять процессы, происходящие у нас дома.

Марсианские наблюдения дают возможность увидеть физические явления в условиях, отличающихся от земных.

Это помогает проверить существующие модели и убедиться, насколько универсальны законы взаимодействия магнитных полей с солнечным ветром.

Если одна и та же физика работает на столь разных планетах, значит современные представления о подобных процессах становятся значительно надёжнее.

Солнце влияет на все планеты

Хотя Земля и Марс отличаются размерами, атмосферой и магнитным полем, обе планеты находятся под постоянным воздействием Солнца.

Солнечные вспышки, выбросы корональной массы и потоки заряжённых частиц формируют космическую погоду во всей внутренней части Солнечной системы.

Именно поэтому изучение марсианских сияний имеет значение не только для исследования Красной планеты, но и для понимания общей картины взаимодействия звезды со своими планетами.

Новые открытия только начинаются

Современные орбитальные аппараты продолжают регулярно наблюдать атмосферу Марса с высокой точностью.

Каждое новое измерение помогает уточнять существующие модели и открывает ранее неизвестные особенности поведения солнечного ветра.

Учёные рассчитывают, что дальнейшие исследования позволят лучше понять, как выглядел Марс в далёком прошлом, когда его магнитное поле было значительно сильнее, а атмосфера — гораздо плотнее.

Красная планета остаётся одной из самых интересных лабораторий Солнечной системы

Новое исследование показывает, что даже после утраты глобального магнитного поля Марс продолжает демонстрировать сложные процессы взаимодействия с солнечным ветром. Его локальные магнитные области создают своеобразные миниатюрные версии явлений, которые на Земле происходят в масштабах всей магнитосферы.

Такие открытия помогают не только лучше понять историю Красной планеты, но и расширяют знания о том, как работают фундаментальные процессы космической физики. Благодаря этому исследователи получают возможность глубже разобраться в механизмах формирования полярных сияний, эволюции атмосфер и влияния активности Солнца на самые разные миры нашей Солнечной системы.

Источники:
Статья создана по материалам Phys.Org